[发明专利]碳化钛增强铸铁材料及其制备方法

说明书

提供一种碳化钛增强铸铁材料及其制备方法，包括：准备质量比为5‑7:4.2‑5.6:1的铁块、钛块和碳块；将铁块和钛块分别放入真空度10‑1‑10‑2Pa熔炉中熔化，喷射压力为1.6‑3MPa的高速氩气气流，获得球形液滴，冷却凝固分别形成球形度大于95％的、第一直径规格的铁粉和钛粉；将碳块机械破碎为300目以下的碳颗粒，将所述碳颗粒、铁粉和钛粉放入所述熔炉中，从不同方向朝所述碳颗粒、铁粉和钛粉喷射压力为1.6‑3MPa的高速氩气气流，将碳颗粒粉碎为小于第一直径规格的第二直径规格的碳粉，并形成碳粉、铁粉和钛粉的均匀混合物；熔化球墨铸铁，将所述混合物在压力为1.6‑3MPa的高速氩气气流的携带下加入到熔化的球墨铸铁中，获得所述铸铁材料。

技术领域

本发明涉及铁基复合材料领域，更具体地，涉及一种碳化钛增强铸铁材料及其制备方法。

背景技术

随着社会和工业的发展，对结构件的性能要求也不断提高。因此，如何在已有高性能的铁基复合材料的基础上，进一步提高铁基复合材料及其铸件的强度和韧性成为了重要的研究课题，但这显然存在极大的困难且往往提升空间有限。

鉴于上述，本发明旨在提供一种碳化钛增强铸铁材料及其制备方法，来解决上述的一个或多个技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，申请人研究发现，通过改进粉末形成、复合和/或添加工艺，以及优化粉末的成分和比例，能够获得更高力学性能的铁基复合材料及其产品。

根据本发明一方面，提供一种碳化钛增强铸铁材料，其特征在于通过以下步骤制备：

准备质量比为5-7:4.2-5.6:1的铁块、钛块和碳块；

将铁块和钛块分别放入真空度10^-1-10^-2Pa熔炉中熔化，喷射压力为1.6-3MPa的高速氩气气流，获得球形液滴，冷却凝固分别形成球形度大于95％的、第一直径规格的铁粉和钛粉；

将碳块机械破碎为300目以下的碳颗粒，将所述碳颗粒、铁粉和钛粉放入所述熔炉中，从不同方向朝所述碳颗粒、铁粉和钛粉喷射压力为1.6-3MPa的高速氩气气流，将碳颗粒粉碎为小于第一直径规格的第二直径规格的碳粉，并形成碳粉、铁粉和钛粉的均匀混合物；

熔化球墨铸铁，将所述混合物在压力为1.6-3MPa的高速氩气气流的携带下加入到熔化的球墨铸铁中，保温预定时间后浇注获得铸态复合材料，再对铸态复合材料进行等温淬火热处理，获得所述铸铁材料；

其中，所述混合物为所述球墨铸铁质量的1-6％，第一直径规格为15～20μm，第二直径规格为0.1-0.3μm。

根据本发明又一方面，保温期间利用频率为5-10Mhz的超声波处理熔化的球墨铸铁。

根据本发明又一方面，所述超声波集中施加在球墨铸铁溶液的上层或浅层。

根据本发明又一方面，还提供了一种碳化钛增强铸铁材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

准备质量比为5-7:4.2-5.6:1的铁块、钛块和碳块；

将铁块和钛块分别放入真空度10^-1-10^-2Pa熔炉中熔化，喷射压力为1.6-3MPa的高速氩气气流，获得球形液滴，冷却凝固分别形成球形度大于95％的、第一直径规格的铁粉和钛粉；

将碳块机械破碎为300目以下的碳颗粒，将所述碳颗粒、铁粉和钛粉放入所述熔炉中，从不同方向朝所述碳颗粒、铁粉和钛粉喷射压力为1.6-3MPa的高速氩气气流，将碳颗粒粉碎为小于第一直径规格的第二直径规格的碳粉，并形成碳粉、铁粉和钛粉的均匀混合物；